電動機變頻調速技術控制速度

電動機速度控制采用目前應用廣泛的變頻調速技術，可實現大范圍內的無級調速。電動機選擇及傳動方案實驗過程中，需要對各部件運動參數在較大范圍內進行調整，要求各電動機具有較大范圍內的無級精密調速功能。輸送帶電機選擇設計采用電動滾筒直接驅動輸送帶，省去了中間傳動環節，既提高了機械效率，又避免打滑。選擇LGIG5系列變頻器，型號為SV004IG5-4，其額定容量為0.37kW.排種電機及排砂電機選擇本系統中，排種器及排砂器電機所需功率較小，但要求精密的速度控制，不宜采用交流異步電動機。步進電機具有調速范圍大和控制精密等優點，適宜本系統應用要求。經比較選擇，采用57系列兩相混合式步進電機，型號為57BYG250C，步矩角為0.9，保持轉矩為0.7Nm。
排種器與電動機采用同步帶傳動，適合不同排種器的空間安裝位置，保證了精密的傳動比。排砂器電機則采用直接驅動方式，簡化了結構，提高了效率與可靠性。控制系統原理改變變頻器輸出頻率可實現輸送帶電機調速。變頻器控制可以通過自帶按鍵、外接電位器或RS485總線等方式實現。經過對比，設計采用RS485總線控制模式，可通過計算機方便地實現速度控制。根據機械系統設計全局統籌、簡化原理的原則，決定采用同一原理對排種電動機及排沙電動機進行控制。具有功能強大、使用方便、界面友好和開發容易等特點。由于步進電機頻率控制非常消耗CPU資源，同時PC機難以做到毫秒級精密定時，系統采用單片機作為下位機模塊，實現步進電機控制。PC機通過RS232/485轉換器連接到RS485總線，通過總線發送指令給變頻器及單片機，實現對各電機的啟停、換向和調速等控制。變頻器及單片機則通過總線向PC機返回狀態信息。
排種器及排砂器控制設計步進電機控制原理下位機硬件電路結構如所示。單片機采用AVR系列高性能單片機ATMEGA8，步進電機驅動采用步進控制芯片。排種器與排砂器分別采用兩塊芯片進行獨立控制。通過芯片的正/反轉控制功能和使能控制功能實現電機的正反轉與啟停。通過改變芯片的輸入時鐘信號改電機的轉速，使用單片機內置定時/計數器產生精密的脈沖頻率信號。排種器電機與排砂器電機轉速不同，但在本系統中采用倍頻的方法實現了兩個電機控制共用一個定時器。
容錯處理用于傳輸數據的錯誤檢查和錯誤糾正，以保證數據傳輸的準確性，主要從以下兩個方面實現：一是為保證數據可靠傳輸，在數據幀中加入校驗字節，累加和校驗將前面的3字節的0和1全部相加，取和的最低字節作為校驗值。二是當主機發出指令幀后，如果在規定的時間內沒有收到從機的應答，則主機認為幀丟失并重發；如果發送3次仍沒有收到應答，則系統認為其處于關機狀態，并顯示相關信息。從機發送應答幀時，主機接收后向從機發回特殊的控制命令碼，作為傳輸是否正確的確認；發送方收到確認后，就可知道是否正確發送，以決定是否重發。本系統約定最大重發數為3次，超過3次系統就認為串行通信出現故障，并進行故障報警。